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EP1070922A2 - Heizvorrichtung mit Laugentemperaturregelung - Google Patents

Heizvorrichtung mit Laugentemperaturregelung Download PDF

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Publication number
EP1070922A2
EP1070922A2 EP00114778A EP00114778A EP1070922A2 EP 1070922 A2 EP1070922 A2 EP 1070922A2 EP 00114778 A EP00114778 A EP 00114778A EP 00114778 A EP00114778 A EP 00114778A EP 1070922 A2 EP1070922 A2 EP 1070922A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
heating element
monitoring
heat
heating device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00114778A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1070922A3 (de
Inventor
Gerold Zinner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bleckmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Bleckmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bleckmann GmbH filed Critical Bleckmann GmbH
Publication of EP1070922A2 publication Critical patent/EP1070922A2/de
Publication of EP1070922A3 publication Critical patent/EP1070922A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L15/00—Washing or rinsing machines for crockery or tableware
    • A47L15/42—Details
    • A47L15/4285—Water-heater arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/142—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using electric energy supply

Definitions

  • the invention relates to a heating device for fluids and a method Control of such a heating device according to the preambles of the claims 1 and 19.
  • Such heating devices are used, for example, for dishwashers, Kettles etc. used.
  • the fluid to be heated is by a Fluid guide pipe guided (e.g. in a dishwasher) or in one Filled the container (e.g. with a kettle), on the outside of the Fluid guide tube or the fluid container at least one heating element, if necessary Interposition of a heat distribution element is arranged.
  • a Fluid guide pipe guided e.g. in a dishwasher
  • Filled the container e.g. with a kettle
  • the temperature of the fluid and the temperature of the heating element is monitored.
  • one or more thermostats provided that are attached to the tub of the dishwasher.
  • the one for this Necessary assembly work is relatively complex, which makes it the Influence the price of the finished device significantly.
  • the present Invention for the heating element and / or the fluid common monitoring element available. That depends on the temperature curve in the heating element and / or the heat transfer element over time changing output signal is delivered to the control device based on this output signal controls the energy supply to the heating element.
  • a particularly inexpensive construction of the overall device can be achieved in of the heating device according to the invention is used, since, for example, at a dishwasher necessary openings in the tub and the associated sealing problems no longer exist.
  • the monitoring element can only be used be connected to the heating element. Because the temperature curve for the to be heated Fluid runs parallel to the temperature development of the heating element can in Normally by detecting the temperature of the heating element on the Temperature of the fluid can be inferred and thus on the control control of the temperature of the fluid can be influenced. At the same time is ensured by monitoring the temperature of the heating element that in the event of a deviation from predefined criteria, the energy supply to the Heating element is switched off, for example in the event of heating without Avoid fluids (drying cycle).
  • the monitoring element with the heating element and the heat transfer element is connected at the same time.
  • the temperature of the fluid can be detected when the heating element is switched off. If this fluid temperature drops below a certain limit, the heating element is switched on again and the fluid is heated again.
  • the control device at least one memory for storing different operating situations the slope dimensions characterizing the heating device and an average for comparing the stored pitch with that from the output signal the pitch determined by the monitoring device.
  • the one in the store stored pitch measurements which are also referred to as the desired pitch measure can, continuously and then continuously, for example as digitized Graphene or discontinuous, i.e. be saved for certain times.
  • the gradient measure of the fluid output from the monitoring element Output signal (actual pitch), which in turn depends on the Temperature profile in the heating element and / or the fluid changed, determined and be used as the basis for the control or regulation.
  • This Gradient can be measured with gradients stored in the control device, the specific operating situations of the heating device according to the invention equipped equipment and that in advance by way of example Experiments have been determined to be compared. You can either do that Slope measure at a certain point in time with a corresponding, stored slope measure can be compared at this time or the development of the pitch measure within a period of time. In both cases the solution according to the invention is capable of deviations from the stored slope dimensions corresponding to certain operating situations determine and take corrective action.
  • a wide variety of components or assemblies can be used as a monitoring element Find use. It is particularly advantageous if the monitoring element is an NTC element or a PTC element.
  • the solution according to the invention can be used in a wide variety of devices and devices be used.
  • the heat transfer element a fluid guide tube or one pushed onto a fluid guide tube and with this heat distribution element in good thermal contact be heat-conducting material, in both cases the heating element and the Monitoring element on the outer peripheral surfaces of the fluid guide tube or of the heat distribution element are arranged.
  • This embodiment can be for example in the case of instantaneous water heaters in dishwashers.
  • the heat transfer element is the fluid is receiving and storing container, here also on the outside if necessary with the interposition of a heat distribution element, the heating element and the monitoring element are attached.
  • the heating element is a thick-film element on one side the monitoring element, possibly with the interposition of an insulating layer is arranged.
  • the monitoring element can directly with the heating element be thermally connected, i.e. the monitoring element is in the immediate vicinity Contact with the heating element.
  • the Monitoring element is indirectly connected to the heating element in a thermally conductive manner. In this case there is a heat conducting element between the monitoring element and provided the heating element.
  • an overload protection device can also be provided, which Switching off the heating element during, for example, a drying cycle.
  • Such Overload protection can be formed, for example, by a fuse.
  • a controller is provided as a supplementary control element.
  • a partial longitudinal section of a water heater 10 can be seen, the can be used for example in a dishwasher.
  • the instantaneous water heater 10 initially has, as main assemblies, a fluid guide tube 20 made of a poorly heat-conducting material, for example stainless steel, and at least a heating element 30, for example a tubular heater.
  • the fluid guide tube 20 having a circular cross section is on its outside with a heat distribution element 40 in the form of a tube or two Half shells or a slotted tube with a substantially circular shape Provide cross-section, the inside diameter of which is at least approximately that Outer diameter of the fluid guide tube 20 corresponds.
  • the heat distribution element 40 is made of a good heat-conducting material, for example Made of aluminum or copper.
  • solder can be between the fluid guide tube 20 and the heat distribution element or heat distribution tube 40, in particular the Fill the entire space between the two pipes 20, 40.
  • the heating element is on the outer peripheral surface of the heat distribution element 40 30 wound helically, with two ends of the not shown Heating element 30 are connected to an energy source, which in the case of a electric tubular heater can be a power source.
  • the heating element 30 has, as is apparent from Figure 1, a semicircular or semi-oval or trapezoidal cross-section, the flat side of this cross-section on the Outer peripheral side of the heat distribution element 40 is arranged.
  • the heating element 30 can only by means of the helical winding resulting voltage on the heat distribution element or pipe 40 can be kept or soldered to it, in particular soldered in a heat-conducting manner.
  • heating elements 30 may also be provided on the heat distribution element 40 can, for example, to obtain a switchable heating device.
  • the axial length of the heat distribution pipe 40 corresponds to the axial length of the or Heating elements 30 and a protruding at least at one end Section on which one described in more detail below Monitoring element 50 and possibly other fuse and / or control elements 60 are arranged.
  • the monitoring element 50 mentioned above is an NTC element that is based on the portion of the protruding beyond the axial length of the heating element 30
  • Heat distribution pipe 40 is arranged at a distance from the heating element 30. It is in heat conduction contact with both the heat distribution pipe 40 Heating element 30 as well as with the fluid guide tube 20 and thus with the heating fluid.
  • the signal output from the monitoring element 50 becomes via line connections, not shown, to one also not further shown control device delivered.
  • the control device determines from the changing course of the output signal of the monitoring element over time 50 continuously or at certain points in time the gradient of this Course. This actual gradient is already there in the control device
  • the predetermined incline dimensions saved in advance, the special operating situations mark the device provided with the heating device according to the invention or play, continuously or compared at certain times.
  • Fuse and / or control elements 60 may be provided, such as is shown in Figure 1, next to the monitoring element 50 on the outer peripheral surface of the heat distribution pipe 40 are arranged. But there is also Possibility that the fuse element or control element 60 in the Connection ends of the heating element 30 is arranged.
  • the additional intended Element 60 can serve, for example, the heating element 30 in the case to be able to switch off a drying cycle even when the control device and / or the monitoring element 50 fail.
  • FIG. 2 also shows the second embodiment of the solution according to the invention shown using a water heater 10 '.
  • This embodiment differs differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that no Heat distribution element 40 is provided.
  • the heating element 30 sits directly on the outer peripheral surface of the fluid guide tube 20. Since the fluid guide tube 20 is made of poorly heat-conducting material, is also a heat-conducting element 70 provided that the heat generated by the heating element 30 to the leads spaced to the heating element 30 provided monitoring element 50.
  • This heat distribution element 70 can be made of a good heat-conducting material be made and have, for example, the shape of a strip.
  • FIG 2 a further embodiment is shown, which with broken lines is executed.
  • it is Monitoring element 50 and any additional security or Control element 60 not on the outer circumferential surface of the fluid guide tube 20 or arranged on a heat distribution element 40 provided there but directly if necessary with the interposition of a thermally conductive mounting element the outside of the heating element 30.
  • the heat of the fluid indirectly detected due to the fact that the course of the Temperature in the fluid parallel to the course of the temperature of the heating element 30 follows. So that from the detected temperature of the heating element 30 to the Temperature of the fluid in the fluid guide tube 20 are closed.
  • the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3 relates again a water heater 10 '', but in contrast to the two previous embodiments shown in Figures 1 and 2, the heating element 30 is formed by a thick-film heating element 30 ′′. Between the outer peripheral surface of the fluid guide tube 20 and at least the monitoring element 50 and any additional safety or control element that may be present 60, an insulating layer 80 is also provided.
  • FIGS Present invention shown, in which the to the embodiments of Figures 1 to 3 identical components with the same reference numerals, but increased are designated by 100. Functionally identical components are also the same Reference numerals, however increased by 100 and additionally by "'" or "' '" characterized.

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für Fluide sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Heizvorrichtung. Diese weist wenigstens ein Heizelement (30; 30''; 130; 130''), mindestens ein Wärmeübertragungselement (20; 120), das zum Übertragen der von dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') erzeugten Wärme an das Fluid mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und dem Fluid in wärmeleitender Verbindung steht, jeweils eine Temperaturüberwachungseinrichtung (50; 150) für das Heizelement (30; 30''; 130; 130'') sowie das Fluid und einer Steuereinrichtung auf. Weiterhin ist vorgesehen, daß dieTemperaturüberwachungseinrichtung durch ein mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und/oder dem Wärmeübertragungselement wärmeleitend in Verbindung stehendes, gemeinsam für das Heizelement und das Fluid vorgesehenes Überwachungselement (50; 150) gebildet ist, das mit der Steuereinrichtung verbunden ist und an diese ein sich in Abhängigkeit des Temperaturverlaufs in dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und/oder dem Wärmeübertragungselement (30; 30''; 130; 130'') über die Zeit änderndes Ausgangssignal abgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für Fluide sowie ein Verfahren zu Steuerung einer derartigen Heizvorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 19.
Derartige Heizvorrichtungen werden beispielsweise für Geschirrspülmaschinen, Wasserkochgeräte usw. eingesetzt. Hierbei wird das zu erhitzende Fluid durch ein Fluidführungsrohr geführt (z.B. bei einer Geschirrspülmaschine) oder in einem Behälter eingefüllt (z.B. bei einem Wasserkochgerät), wobei an der Außenseite des Fluidführungsrohres oder des Fluidbehälters wenigstens ein Heizelement ggf. unter Zwischenschaltung eines Wärmeverteilelementes angeordnet ist. Um einerseits eine Regelung der Fluidtemperatur erzielen zu können und andererseits sicherzustellen, daß bei einer Fehlfunktion der Heizvorrichtung oder der zugehörigen Maschine bzw. des zugehörigen Gerätes kein Schaden auftreten kann, wird sowohl die Temperatur des Fluids als auch die Temperatur des Heizelementes überwacht. Hierzu sind beispielsweise im Falle eine Geschirrspülers ein oder mehrere Thermostate vorgesehen, die am Bottich des Geschirrspülers angebracht sind. Die hierfür notwendigen Montagearbeiten sind verhältnismäßig aufwendig, wodurch sie den Preis des fertiggestellten Gerätes erheblich beeinflussen.
Ebenfalls ist bereits bekannt, NTC-Elemente in den Fluidkreislauf einzubringen. Letzteres ist aber aufgrund der hierfür notwendigen Abdichtung gegenüber dem Fluid ebenfalls aufwendig und damit teuer.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Heizvorrichtung gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau eine Überwachung sowohl des Heizelementes der Heizvorrichtung als auch des zu erhitzenden Fluids erlauben.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die vorstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 18 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem für das Fluid und das Heizelement jeweils ein getrenntes Überwachungselement vorgesehen ist, ist bei der vorliegenden Erfindung ein für das Heizelement und/oder das Fluid gemeinsames Überwachungselement vorhanden. Das sich in Abhängigkeit des Temperaturverlaufes in dem Heizelement und/oder dem Wärmeübertragungselement über die Zeit ändernde Ausgangssignal wird an die Steuereinrichtung abgegeben, die anhand dieses Ausgangssignals die Energiezufuhr zu dem Heizelement steuert. Hierdurch läßt sich ein besonders kostengünstiger Aufbau der Gesamtvorrichtung erzielen, in der die erfindungsgemäße Heizvorrichtung eingesetzt ist, da die, beispielsweise bei einer Geschirrspülmaschine notwendigen Durchbrechungen in dem Bottich und dem damit verbunden Dichtungsproblemen nicht mehr vorhanden sind.
In seiner einfachsten Ausführungsform kann das Überwachungselement nur mit dem Heizelement verbunden sein. Da der Temperaturverlauf für das zu erhitzende Fluid parallel zu der Temperaturentwicklung des Heizelementes verläuft, kann im Normalfall durch das Erfassen der Temperatur des Heizelementes auf die Temperatur des Fluids zurückgeschlossen werden und damit auf die Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Fluids Einfluß genommen werden. Gleichzeitig wird durch die Überwachung der Temperatur des Heizelementes sichergestellt, daß bei einem Abweichen von vordefinierten Kriterien die Energiezufuhr zu dem Heizelement abgeschaltet wird, um beispielsweise den Fall eines Aufheizens ohne Fluids (Trockengang) zu vermeiden.
Es ist aber ebenso möglich, daß das Überwachungselement mit dem Heizelement und dem Wärmeübertragungselement gleichzeitig verbunden ist. In diesem Fall kann beispielsweise die Temperatur des Fluids erfaßt werden, wenn das Heizelement abgeschaltet ist. Sinkt diese Fluidtemperatur unter einen bestimmten Grenzwert, so wird das Heizelement wieder eingeschaltet und das Fluid neuerlich erwärmt.
Um aus dem Ausgangssignal des Überwachungselementes eine Aussage über die Temperatur des Heizelements und/oder des Fluids treffen zu können, kann weiterhin in der Steuereinrichtung ein Mittel zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Bestimmen des Steigungsmaßes des von dem Überwachungselement ausgegebenen Ausgangssignals vorgesehen sein. Darüber hinaus besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Speicher zum Speichern von verschiedene Betriebssituationen der Heizvorrichtung kennzeichnenden Steigungsmaßen sowie ein Mittel zum Vergleichen des gespeicherten Steigungsmaßes mit dem aus dem Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung ermittelten Steigungsmaß. Die in dem Speicher abgelegten Steigungsmaße, die auch als Soll-Steigungsmaß bezeichnet werden können, können fortlaufend und danach kontinuierlich zum Beispiel als digitalisierte Graphen oder diskontinuierlich, d.h. für bestimmte Zeitpunkte abgespeichert sein.
Bei der Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Heizelementes bzw. des Fluids wird das Steigungsmaß des aus dem Überwachungselement ausgegebenen Ausgangssignals (Ist-Steigungsmaß), welches sich wiederum in Abhängigkeit des Temperaturverlaufs in dem Heizelement und/oder dem Fluid verändert, bestimmt und als Basis für die Steuerung bzw. Regelung verwendet werden. Dieses Steigungsmaß kann mit in der Steuereinrichtung abgespeicherten Steigungsmaßen, die bestimmten Betriebssituationen des mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ausgerüsteten Gerätes entsprechen und die im Vorfeld im Wege von zum Beispiel Experimenten bestimmt worden sind, verglichen werden. Dabei kann entweder das Steigungsmaß zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einem korrespondierenden, abgespeicherten Steigungsmaß zu diesem Zeitpunkt verglichen werden oder aber die Entwicklung des Steigungsmaßes innerhalb einer Zeitperiode. In beiden Fällen ist die erfindungsgemäße Lösung dazu in der Lage, Abweichungen von den abgespeicherten, bestimmten Betriebssituationen entsprechenden Steigungsmaßen festzustellen und korrigierend einzugreifen.
Liegt beispielsweise der Extremfall des Trockenganges vor, so steigt die Temperatur extrem schnell an, da das Fluid nicht vorhanden ist, welches ansonsten die von dem Heizelement erzeugte Wärme abtransportieren würde. Wird das dabei festgestellte Steigungsmaß mit dem abgespeicherten, eine normale Aufheizphase kennzeichnenden Steigungsmaß zu einem bestimmten Zeitpunkt der Auffindphase (oder kontinuierlich) verglichen, so ist das festgestellte Steigungsmaß größer als das abgespeicherte Steigungsmaß. Je nach Größe der Differenz kann eine Regelung bzw. Steuerung hinsichtlich einer Erhöhung der Energiezufuhr zu dem Heizelement oder seiner Reduzierung oder aber, wie in dem hier diskutierten Fall des Trockenganges, ein Abschalten des Heizelements erfolgen. Ist die Differenz zwischen dem ermittelten Steigungsmaß und dem abgespeicherten Steigungsmaß zu einem bestimmten Zeitpunkt unterhalb eines vorgegebenen Wertes, so kann auch nur eine Steuerung bzw. Regelung stattfinden.
Als Überwachungselement können die unterschiedlichsten Bauteile bzw. Baugruppen Verwendung finden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Überwachungselement ein NTC-Element bzw. ein PTC-Element ist.
Die erfindungsgemäße Lösung kann bei unterschiedlichsten Geräten und Vorrichtungen eingesetzt werden. So kann das Wärmeübertragungselement beispielsweise ein Fluidführungsrohr oder ein auf ein Fluidführungsrohr aufgeschobenes und mit diesem im Wärmeleitungskontakt stehendes Wärmeverteilelement aus gut wärmeleitendem Material sein, wobei in beiden Fällen das Heizelement und das Überwachungselement an den Außenumfangsflächen des Fluidführungsrohres bzw. des Wärmeverteilelementes angeordnet sind. Diese Ausführungsform läßt sich beispielsweise bei Durchlauferhitzern von Geschirrspülmaschinen realisieren.
Ebenso besteht die Möglichkeit, daß das Wärmeübertragungselement ein das Fluid aufnehmender und speichernder Behälter ist, wobei auch hier an dessen Außenseite ggf. unter Zwischenschaltung eines Wärmeverteilelementes das Heizelement und das Überwachungselement angebracht sind. Schließlich besteht noch die Möglichkeit, daß das Heizelement ein Dickschichtelement ist, auf dessen einer Seite das Überwachungselement ggf. unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht angeordnet ist.
Grundsätzlich kann das Überwachungselement direkt mit dem Heizelement wärmeleitend verbunden sein, d.h., das Überwachungselement steht im unmittelbaren Kontakt zu dem Heizelement. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß das Überwachungselement indirekt mit dem Heizelement wärmeleitend verbunden ist. In diesem Fall ist ein Wärmeleitelement zwischen dem Überwachungselement und dem Heizelement vorgesehen.
Neben der erfindungsgemäßen Regelung bzw. Steuerung können auch weitere Sicherungs- bzw. Regelungsbauteile oder -elemente vorgesehen sein. So kann beispielsweise eine Überlastsicherung zusätzlich vorgesehen sein, die das Heizelement bei beispielsweise einem Trockengang abschaltet. Eine derartige Überlastsicherung kann zum Beispiel durch eine Schmelzsicherung gebildet sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß neben der erfindungsgemäßen Lösung auch ein Regler als ergänzendes Regelungselement vorgesehen ist.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 19 gelöst. In den Ansprüchen 20 bis 21 finden sich vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens.
Mit dem Verfahren sind die gleichen Vorteile verbunden, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung erläutert worden sind.
Nachstehend werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Hierbei ist:
Figur 1
ein Teilquerschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2
ein Teilquerschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 3
ein Teilquerschnitt einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 4
ein Teilquerschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 5
ein Teilquerschnitt einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 6
ein Teilquerschnitt einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
In Figur 1 ist ein Teillängsschnitt eines Durchlauferhitzers 10 erkennbar, der beispielsweise bei einer Geschirrspülmaschine einsetzbar ist. Der Durchlauferhitzer 10 weist als Hauptbaugruppen zunächst ein Fluidführungsrohr 20 aus einem schlecht wärmeleitenden Material, beispielsweise rostfreien Stahl, und wenigstens ein Heizelement 30, zum Beispiel einen Rohrheizkörper auf. Das einen annähernd kreisförmigen Querschnitt besitzende Fluidführungsrohr 20 ist an seiner Außenseite mit einem Wärmeverteilelement 40 im Form eines Rohres bzw. aus zwei Halbschalen oder einem geschlitzten Rohr mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt versehen, dessen Innendurchmesser zumindest annährend dem Außendurchmesser des Fluidführungsrohres 20 entspricht. Das Wärmeverteilelement 40 ist aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Aluminium oder Kupfer hergestellt. Es kann auf das Fluidführungsrohr 20 lediglich mittels einer Fügepassung aufgeschoben oder aber mittels eines nicht weiter dargestellten Lotes mit dem Fluidführungsrohr 20 fest, insbesondere wärmeleitend verbunden sein. Das Lot kann sich dabei zwischen dem Fluidführungsrohr 20 und dem Wärmeverteilelement bzw. Wärmeverteilrohr 40 flächig, insbesondere den gesamten Zwischenraum zwischen beiden Rohren 20, 40 ausfüllen.
Auf der Außenumfangsfläche des Wärmeverteilelementes 40 ist das Heizelement 30 schraubenartig aufgewickelt, wobei zwei nicht weiter dargestellte Enden des Heizelements 30 mit einer Energiequelle verbunden sind, die im Falle eines elektrischen Rohrheizkörpers eine Stromquelle sein kann. Das Heizelement 30 besitzt, wie dies aus Figur 1 hervorgeht, einen halbkreisförmigen bzw. halboval oder trapezförmig Querschnitt, wobei die Flachseite dieses Querschnitts an der Außenumfangsseite des Wärmeverteilelementes 40 angeordnet ist. Das Heizelement 30 kann lediglich mittels der sich durch die schraubenförmige Wicklung ergebende Spannung auf dem Wärmeverteilelement bzw. -rohr 40 gehalten sein oder aber mit diesem verlötet, insbesondere wärmeleitend verlötet sein. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß neben dem dargestellten Heizelement 30 auch weitere Heizelemente 30 auf dem Wärmeverteilelement 40 vorgesehen sein können, um beispielsweise eine stufig schaltbare Heizvorrichtung zu erhalten. Die axiale Länge des Wärmeverteilrohres 40 entspricht der axialen Länge des oder der Heizelemente 30 sowie einem an zumindest einem stirnseitigen Ende überstehenden Abschnitt, auf dem ein nachstehend noch näher beschriebenes Überwachungselement 50 und ggf. weitere Sicherungs- und/oder Regelelemente 60 angeordnet sind.
Das vorstehend erwähnte Überwachungselement 50 ist ein NTC-Element, das auf dem über die axiale Länge des Heizelementes 30 hinausragenden Abschnitt des Wärmeverteilrohres 40 mit einem Abstand zu dem Heizelement 30 angeordnet ist. Es steht über das Wärmeverteilrohr 40 im Wärmeleitungskontakt sowohl mit dem Heizelement 30 als auch mit dem Fluidführungsrohr 20 und damit mit dem zu erhitzenden Fluid. Das von dem Überwachungselement 50 ausgegebene Signal wird über nicht weiter dargestellte Leitungsverbindungen an eine ebenfalls nicht weiter dargestellte Steuereinrichtung abgegeben. Die Steuereinrichtung ermittelt aus dem sich über die Zeit verändernden Verlauf des Ausgangssignals des Überwachungselements 50 fortlaufend oder zu bestimmten Zeitpunkten das Steigungsmaß dieses Verlaufes. Dieses Ist-Steigungsmaß wird in der Steuereinrichtung mit bereits dort im Vorfeld abgespeicherten Soll- Steigungsmaßen, die spezielle Betriebssituationen des mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung versehenen Gerätes kennzeichnen bzw. wiedergeben, fortlaufend oder zu bestimmten Zeitpunkten verglichen. Bei einer Abweichung des Ist-Steigungsmaßes von dem Soll-Steigungsmaß innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches erfolgt eine Regelung bzw. Steuerung der Energiezufuhr zu dem Heizelement 30 durch die Steuereinrichtung. Liegt die Differenz außerhalb eines vorbestimmten Wertes, liegt ein Defekt des Gerätes (z.B: Trockengang) vor, so daß die Steuereinrichtung das Heizelement 30 abschaltet.
Neben dem Überwachungselement 50 können noch ein oder weitere mehrere Sicherungs- und/oder Regelungselemente 60 vorgesehen sein, das bzw. die, wie in Figur 1 gezeigt ist, neben dem Überwachungselement 50 auf der Außenumfangsfläche des Wärmeverteilrohres 40 angeordnet sind. Ebenso besteht aber auch die Möglichkeit, daß das Sicherungselement bzw. Regelungselement 60 in den Anschlußenden des Heizelementes 30 angeordnet wird. Das zusätzliche vorgesehene Element 60 kann beispielsweise dazu dienen, das Heizelement 30 im Falle eines Trockenganges auch dann abschalten zu können, wenn die Steuereinrichtung und/oder das Überwachungselement 50 versagen.
Weitere Ausführungsbeispiele eines Durchlauferhitzers mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung finden sich in den Figuren 2 und 3. Hierbei sind identische Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wogegen funktional gleiche Bauteile durch "'" bzw. "''" gekennzeichnet sind. In der Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
In Figur 2 ist die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ebenfalls anhand eines Durchlauferhitzers 10' gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform dahingehend, daß kein Wärmeverteilelement 40 vorgesehen ist. Das Heizelement 30 sitzt unmittelbar auf der Außenumfangsfläche des Fluidführungsrohres 20. Da das Fluidführungsrohr 20 aus schlecht wärmeleitendem Material hergestellt ist, ist zusätzlich ein Wärmeleitelement 70 vorgesehen, daß die von dem Heizelement 30 erzeugte Wärme zu dem beabstandet zu dem Heizelement 30 vorgesehenen Überwachungselement 50 führt. Dieses Wärmeverteilelement 70 kann aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt sein und beispielsweise die Form eines Streifens besitzen.
In Figur 2 ist darüber hinaus eine weitere Ausführungsform gezeigt, die mit unterbrochenen Linien ausgeführt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Überwachungselement 50 und das ggf. vorhandene zusätzliche Sicherungs- bzw. Regelelement 60 nicht auf der Außenumfangsfläche des Fluidführungsrohres 20 bzw. auf einem dort vorgesehenen Wärmeverteilelement 40 angeordnet sondern direkt ggf. unter Zwischenschaltung eines wärmeleitenden Montageelements auf der Außenseite des Heizelement 30. In diesem Fall wird die Wärme des Fluids indirekt erfaßt aufgrund der Tatsache, daß bei normalem Betrieb der Verlauf der Temperatur in dem Fluid dem Verlauf der Temperatur des Heizelementes 30 parallel folgt. Damit kann aus der erfaßten Temperatur des Heizelementes 30 auf die Temperatur des Fluids in dem Fluidführungsrohr 20 geschlossen werden.
Die in Figur 3 gezeigte dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft wiederum einen Durchlauferhitzer 10'', wobei aber im Unterschied zu den beiden vorausgegangenen, in Figur 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen das Heizelement 30 durch ein Dickschicht-Heizelement 30'' gebildet ist. Zwischen der Außenumfangsfläche des Fluidführungsrohres 20 und zumindest dem Überwachungselement 50 und dem ggf. vorhandenen zusätzlichen Sicherungs- bzw. Regelungselement 60 ist noch eine Isolierschicht 80 vorgesehen.
In den Figuren 4 bis 6 sind das vierte, fünfte und sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei denen die zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 3 identischen Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen, jedoch erhöht um 100 bezeichnet sind. Funktional gleiche Bauteile sind ebenfalls mit dem gleichen Bezugszeichen, jedoch erhöht um 100 und zusätzlich durch "'" bzw. "''" gekennzeichnet.
Der wesentliche Unterschied der in diesem Zusammenhang gezeigten Ausführungsbeispiele zu den der Figuren 1 bis 3 besteht darin, daß das Wärmeübertragungselement nicht ein Fluidführungsrohr 20 sondern ein Fluidbehälter 120 ist. Im übrigen sind die Bauteile und deren Anordnungen mit den Ausführungsbeispielen der Figuren 1, 2 und 3 jeweils identisch.

Claims (21)

  1. Heizvorrichtung für Fluide, mit wenigstens einem Heizelement (30; 30''; 130; 130''), mindestens einem Wärmeübertragungselement (20; 120), das zum Übertragen der von dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') erzeugten Wärme an das Fluid mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und dem Fluid in wärmeleitender Verbindung steht, jeweils einer Temperaturüberwachungseinrichtung (50; 150) für das Heizelement (30; 30''; 130; 130'') sowie das Fluid und einer Steuereinrichtung,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturüberwachungseinrichtung durch ein mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und/oder dem Wärmeübertragungselement wärmeleitend in Verbindung stehendes, gemeinsam für das Heizelement und das Fluid vorgesehenes Überwachungselement (50; 150) gebildet ist, das mit der Steuereinrichtung verbunden ist und an diese ein sich in Abhängigkeit des Temperaturverlaufs in dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und/oder dem Wärmeübertragungselement (30; 30''; 130; 130'') über die Zeit änderndes Ausgangssignal abgibt.
  2. Heizelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungselement (50; 150) nur mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') verbunden ist.
  3. Heizelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungselement (50; 150) mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und dem Wärmeübertragungselement (30; 30''; 130; 130'') gleichzeitig wärmeleitend verbunden ist.
  4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Mittel zum Bestimmen der Steigungsmaße des von dem Überwachungselement (50; 150) ausgegebenen Ausgangssignals fortlaufend oder zu einem bestimmten Zeitpunkt enthält.
  5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung wenigstens einen Speicher zum Speichern von verschiedene Betriebssituationen der Heizvorrichtung (10; 10''; 110; 110'') kennzeichnenden Steigungsmaßen sowie ein Mittel zum Vergleichen des gespeicherten Steigungsmaßes mit dem aus dem Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung (50; 150) ermittelten Steigungsmaß enthält.
  6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungselement (50; 150) ein NTC-Element ist.
  7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungselement ein PTC-Element ist.
  8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungselement ein Fluidführungsrohr (20) ist, an dessen Außenseite das Heizelement (30) angebracht ist, und daß das Überwachungselement (50) auf der Außenumfangsfläche des Fluidführungsrohres (50) angeordnet ist und über ein Wärmeleitelement (70) in Wärmeleitverbindung mit dem Heizelement (30) steht.
  9. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungselement ein auf ein Fluidführungsrohr (20) aufgeschobenes und mit diesem in Wärmeleitungskontakt stehendes Wärmeverteilelement (40) aus gut wärmeleitenden Material ist, an dessen Außenumfangsfläche das Heizelement (30) und das Überwachungselement (50) angeordnet sind.
  10. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungselement ein das Fluid aufnehmender Behälter (110) ist, an dessen Außenseite ggf. unter Zwischenschaltung eines Wärmeverteilelementes (120) das Heizelement (130) und das Überwachungselement (150) angebracht sind.
  11. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement ein Dickschichtelement (30''; 130'') ist, auf dessen einer Seite das Überwachungselement (50; 150) angeordnet ist.
  12. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungselement (50; 150) unmittelbar mit dem Heizelement (30; 130) wärmeleitend verbunden ist.
  13. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungselement (50; 150) indirekt mit dem Heizelement (30; 130) wärmeleitend verbunden ist.
  14. Heizvorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungselement (50; 150) beabstandet zu dem Heizelement (30; 130) angeordnet ist und über ein Wärmeleitelement (70; 170) mit diesem wärmeleitend verbunden ist.
  15. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich wenigstens ein Sicherungs- und/oder Regelelement (60; 160) vorgesehen ist.
  16. Heizvorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungs- und/oder Regelelement (60; 160) in der gleichen Wärmeleitverbindung des Überwachungselements (50; 150) angeordnet ist.
  17. Heizvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement ein Schmelzsicherung (60; 160) ist.
  18. Heizvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement ein Temperaturregler (60; 160) ist.
  19. Verfahren zur Steuerung einer Heizvorrichtung für Fluide, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem die Temperatur von wenigstens einem Heizelement der Heizvorrichtung und mindestens einem Wärmeübertragungselement zum Übertragen der von dem Heizelement erzeugten Wärme an das Fluid erfaßt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Temperatur des Heizelements und/oder des Wärmeübertragungselements erfaßt und in Form eines sich in Abhängigkeit des Temperaturverlaufs in dem Heizelement und/oder dem Wärmeübertragungselement über die Zeit änderndes Ausgangssignal bereitgestellt wird, dessen Steigungsmaß bestimmt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet, daß das erfaßte Steigungsmaß mit verschiedene Betriebssituationen der Heizvorrichtung kennzeichnenden, abgespeicherten Steigungsmaßen verglichen wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Energiezufuhr zu dem Heizelement in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches erfolgt.
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